2019芝加哥双年展 已经拉开了序幕。与此同时，一座线条优美，结构匀称的混凝土预制梁柱楼板展亭也悄然落户芝加哥城西的一个新兴的社区中。这座用料朴实，但颜值未来的展亭，究竟是怎么一回事？我们今天就来一探究竟。文末还有特邀嘉宾帮大家继续解读这座展亭的奇妙之处。
撰文 | 欧阳天
访谈 / 翻译 | 谢涵亭
编辑 | Winnie
2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab
© chicagoarchitecturebiennial.org
近日，由Skidmore，Owings＆Merrill（SOM）建筑公司设计的名为Stereoform Slab的混凝土展馆已于2019第三届芝加哥建筑双年展正式亮相。该设计结合跨学科实践的经验，并融合先进的自动化预制技术，为我们呈现出未来建筑系统的等比例原型。同时，该设计亦激发并展示了一种减少混凝土建造中碳足迹的设计方法。
2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab本次芝加哥建筑双年展以“ ...凡此种种”（“...and other such stories” ）为主题，重点着眼于与建筑环境相互作用的社会，地缘政治和生态过程。而在此次双年展的展馆设计中，SOM再现并抽象了高层建筑中常见的混凝土梁柱结构，以实现简洁有力的建筑表现形式。这个被提取出来的结构体被重新设计，诠释了数字建造将如何应用于建筑行业之中。而展馆的建造则是通过与McHugh建造、Sterling Bay开发公司、Odico 建造机器人、Autodesk和相关房地产投资行业的广泛合作实现的。2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab在Stereoform Slab的建造中，设计者尝试为当今城市中无处不在的混凝土楼板创造了一种绿色可持续的替代性方法。SOM的研究表明，建筑物碳足迹的40-60％来自浇筑的混凝土楼板。而通过应用先进的机器人切割技术制造可持续性极高的混凝土模板，该系统的混凝土用量相较于传统系统将减少20％，这也同样意味着碳排放也将减少20%，从而最大限度地减少了材料消耗和产生的废物。2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab“这个展馆为我们诠释了设计、技术、建造相结合的巨大潜力，并将对未来大尺度结构建造的方式产生重大影响。特别是当我们考虑到当前城市环境的发展趋势时，我们对于可持续解决方案的需求也变得日益迫切。” SOM设计合伙人Scott Duncan解释说， “Stereoform Slab的设计体现了更为智能的材料分配，也有效呼应了自然界的形式。当我们将其应用到整个建筑环境中时，这项技术将有望为未来建筑的表现力、可持续性和创新性奠定坚实基础。“2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab此外，SOM还与芝加哥体育协会合作安装了与Bridgewater Studio联合设计的对话长椅（conversation bench），并将于2019年9月16日至9月22日展出。该长椅通过连续不断的曲面和简洁统一的设计语言贯穿芝加哥体育协会二楼的绘图室。而这个由完整曲面和单一体量构成的长椅亦是由机械臂的一整套预设动作实现的，是一种隐式设计和零浪费制造过程的体现。2019芝加哥建筑双年展Stereoform Slab总体而言，Stereoform Slab和Conversation Bench的设计与制造诠释了在数字化预制技术影响下的建筑与城市设计的新方法，并为未来建筑领域提供了新的可能性。同时，该展馆的建造亦为游客和市民提供了包容性的公共空间，从而使我们得以重新构想彼此之间、以及与自然世界之间的互动方式。 SOM Chicago 黑匣子研究组(Blackbox Group)成员几何结构研究所(Polyhedral Structures Lab)研究员█ 欧阳天你好，首先恭喜SOM的Stereoform Form设计落成2019芝加哥建筑双年展！也感谢你能来帮我们解读一下这个特殊结构背后的奥秘。可以首先来给我们简单介绍下这一方案的诞生初衷吗？谢谢！Stereoform Slab是SOM芝加哥黑匣子研究组（以下简称BlackBox）一系列研究项目中的一个突出代表，我也很荣幸能直接参与到这个研究项目里。能通过这篇文章来让大家更多的了解Stereoform Slab，我确实乐意之至。这个项目的切入点在于：我们可以如何使用新的技术来改善一个已经成熟的使用了很多年的建筑系统。可持续性建筑一直是SOM非常关注的领域，这一领域中的一个重要的概念，便是隐含碳（Embodied Carbon）。所谓隐含碳，指的是一栋建筑的材料在生产、运输以及装配过程中产生的碳排放（一般指二氧化碳排放）。而来自BlackBox的调研发现，一栋传统的钢筋混凝土建筑从开工到建成，混凝土这种材料贡献了该楼隐含碳总量的40-60%。如果我们可以减少一栋建筑中的混凝土用量，就可以从根源上缩减隐含碳。抱着这个想法，Blackbox团队开始在传统的“楼板-横梁-立柱”系统上寻找突破口，问题就变成了：如何用更少的混凝土来实现同样的“板梁柱”结构强度？Stereoform Slab就是针对这个问题的研究应运而生的。我们最终生成的这套单元系统不仅结构强度完全等效，而且比起传统的构造可以省下14%的混凝土，还连带减少了7%的钢筋，可以说很出色的完成了设计任务。█ 对于这一设计方案，我们首先会被其简洁有力的形式所吸引，而设计者则将其视为一种对于现代高层建筑中混凝土结构单体的再现与抽象。可否给我们讲讲方案初期是如何选定这一立意的呢？对于其具体尺度的把控又有过哪些考虑？正如上面说到的那样，Stereoform Slab针对的是对现有板梁柱结构的优化，所以Blackbox选取了一个最小的结构单位——两根柱子，一根梁和一块楼板来进行研究和设计表达。我们希望这种表达能达到一种“寥寥数语，意境深厚”的效果。整个Stereoform Slab跨度为45英尺（约14米），比起一般柱网的30英尺（约9米）要长上一半，使得人站立在其下时对跨度的感受更加明显。这也归功于Blackbox的精确计算，保证了一根梁横跨45英尺不会有问题。事实上，45英尺也是Blackbox比较推荐的应用尺度：以45英尺为模数在建筑中铺开Stereoform Slab将会最大程度的减少混凝土和钢筋使用量。█ 这些推敲的过程十分有趣，也让我们进一步看到了这个设计对于未来的展望。那么既然是一个创新性的结构体，我们猜想在整个建造过程中可能也会出现一些未曾预料的建造施工问题，可否进一步和我们分享一下呢？以及后期又是怎样解决的这些困扰呢？是的，当Blackbox开始着手把设计落实时，在施工层面上遇到了一些问题，第一个问题是：这种异形结构的梁如何制造出来？我们最终用到了机械臂开模而不是人工铺设模具。第二个问题是：如何让工程团队相信Blackbox不是一群疯子？建造哪怕一个钢混的结构单体，也是需要联系芝加哥本地的工程团队的，这些工程团队有着多年丰富的传统建造经验，可以说已经将施工效率发挥到了极致。对于这样一个“天外来客”，工程团队也肯定是有自己的顾虑的，尤其是这个“天外来客”还宣称自己混凝土用得更少，建造效率更高，人工参与度更低...与多方协调的过程也是这个Stereoform Slab宝贵的一部分，最终它的落成也说明了沟通和信任的重要性。█ 那么从SOM已有的相关介绍，我们也看到本次设计的另一明显亮点在于其建造方式显著降低了传统混凝土建造过程中的碳排放量。我们很好奇SOM这部分有关材料和生产工艺的探索是如何实现的？其间又设计到了哪些有意思的跨学科合作？正像前面说的那样，如何给这个梁开模是需要解决的核心问题之一。这种弯曲的异形面最容易让人想到CNC（电脑数控车床）加工，但CNC的问题在于：它依旧不是最高效，最减少碳排的方法！真正高效而且环境友好的，是机械臂热线切割开模。机械臂热线切割在近年来已经越发的受到重视。它的原理很简单，就是由工程机械臂驱动一根高温金属丝，在易切割切化学性质稳定的固体材质中游走切割，最终一刀“削”出来一个3D形状。我们这次的开模请来了丹麦的Odico公司，他们也非常高效完美的达成了设计目标。被切割出来的模具（使用的是高密质的泡沫塑料）随后被运到工程现场，抬升到预定高度，铺设进加固钢筋后便开始了混凝土浇筑。混凝土定型后，模具便被拆下，大家如果仔细看现场照片的话，会看到亭子的后面放着的一些白色的固体——那些就是模具，只不过他们被改造成了供人落座休憩的长椅，也成为了展览的重要一部分。█ 的确，这些跨学科的探究让我们看到了更多振奋人心的可能性，而SOM的这一设计也为我们呈现出来有关数字化预制技术和未来建造的宣言式的姿态。对此，我们也想了解下这会是SOM近期设计实践的一个比较主要的方向吗？我也是一个初入公司的小萌新，只是特别幸运的和这个项目产生了交集。我不能断言SOM今后的研究发展方向，但是我认为这个项目是SOM内部跨学科研究的一个完美缩影。在普通的设计过程中，别的学科对于设计的影响很可能是滞后的。比如说，结构工程师往往是在设计大方向甚至一定细部完成后才被引入团队中的，这个时候设计师天马行空的思维很可能会给结构带来不小的麻烦。但SOM往往会希望在设计伊始就让结构工程师参与进来，对设计方向做出结构上的考虑，这时的设计问题不再仅仅是单方面的思考，而演变成了一种形状结构（topology）研究。最终的设计不仅在美学、功用上是完善的，也顺应了设计应有的结构逻辑，使得整个设计更加连贯，更加“内外兼修”。从利华大厦（Lever House），到深圳中信金融中心（Shenzhen CITIC Finicial Center），再到眼下的Stereoform Slab，这种跨学科设计的理念从未中断过。
撰文 | 欧阳天
访谈 / 翻译 | 谢涵亭
编辑 | Winnie